Tài liệu Hộp giảm tốc côn trụ hai cấp

Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam LỜI NÓI ĐẦU Ñoà aùn moân hoïc “Thieát keá chi tieát maùy” laø ñoà aùn moân hoïc cô sôû thieát keá maùy. Ñoà aùn naøy laø moät phaàn quan troïng vaø caàn thieát trong chöông trình ñaøo taïo cuûa ngaønh cô khí. Noù khoâng nhöõng giuùp cho sinh vieân böôùc ñaàu laøm quen vôùi coâng vieäc thieát keá maùy vaø chi tieát maùy maø coøn giuùp chuùng ta cuûng coá kieán thöùc ñaõ hoïc, naâng cao khaû naêng thieát keá cuûa ngöôøi kó sö trong caùc lónh vöïc khaùc nhau. Hieän nay, do yeâu caàu cuûa neàn kinh teá noùi chung vaø ngaønh cô khí noùi rieâng ñoøi hoûi ngöôøi kó sö cô khí caàn phaûi coù kieán thöùc saâu roäng, phaûi bieát vaän duïng nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc ñeå giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà thöïc teá thöôøng gaëp phaûi trong quaù trình saûn xuaát. Ngoaøi ra ñoà aùn moân hoïc naøy coøn taïo ñieàu kieän cho sinh vieân naém vöõng vaø vaän duïng coù hieäu quaû caùc phöông phaùp thieát keá nhaèm ñaït ñöôïc caùc chæ tieâu kinh teá kó thuaät theo yeâu caàu trong ñieàu kieän vaø qui moâ cuï theå. ÔÛ ñaây laø ñoà aùn thieát keá “Hoäp giaûm toác côn trụ hai caáp ”. Thôøi gian laøm vieäc 12000 h, laøm vieäc 2 ca. Do laàn ñaàu thöïc hieän ñoà aùn moân hoïc naøy neân khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt. Em mong ñöôïc söï ñoùng goùp yù kieán chæ baûo cuûa quí Thaày. Em xin chaân thaønh caûm ôn thaày HÙYNH VĂN NAM cuøng caùc Thaày trong Khoa Cô Khí ñaõ taän tình chæ baûo höôùng daãn em hoaøn thaønh ñoà aùn naøy. Sinh vieân PHẠM VAÊN LUAÄT SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 1 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam ĐỀ TÀI MÔN HỌC Tính toán thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài.Thời gian làm việc Lh =12000h, làm việc 2 ca, công suất P = 6,3 (kW) và vận tốc bộ phận công tác v = 121(vg/ph). Sơ đồ tải trọng và sơ đồ hệ thống như hình vẽ: Phần 1 : Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 1.1. Xác định công suất cần thiết , Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện ,chọn quy cách động cơ. 1.1.1. Chọn kiểu loại động cơ . Hiện nay có hai loại động cơ điện là động cơ điện một chiều và động cơ xoay chiều. Để thuận tiện phù hợp với lưới điện hiện nay ta chọn động cơ điện xoay SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 2 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam chiều .Trong các loại động cơ điện xoay chiều ta chọn loại động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc (ngắn mạch) .Với những ưu điểm :kết cấu đơn giản ,giá thành tương đối hạ ,dễ bảo quản ,làm việc tin cậy ,có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. 1.1.2. Xác định công suất của động cơ. - Công suất cần thiết trên trục động cơ điện được xác định theo công thức: P = ct Pt (công thức 2.8 trang 19 - {1}) ❑ Trong đó: Pct Là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW). P t Là công suất tính toán trên máy trục công tác (kW).  Là hiệu suất truyền động . - Hiệu suất truyền động theo công thức 2.9 trang 19 - {1}:  = ol3. 12 . 34. đ . kn Theo bảng 2.3 trang 21 - {1} ta chọn: ol = 0,995 : Là hiệu suất một cặp ổ lăn 12 = 0,95 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn 34 = 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ đ = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền đai kn = 1 : Hiệu suất của khớp nối Thay vào (1.1) ta được :  = 0,9953 . 0,95. 0,96. 0,95 .1 ≈ 0,853 Do làm việc tải trọng thay đổi theo công thức 3.10 trang 89 – {4}: Pt = Ptđ = Plv . k E Trong đó : Plv = 6,3 (kw) kE = kE = kE = √ n ∑ ¿¿¿¿ i=1 √¿¿¿ √ 0,2+0,62 . 0,4+0,4 2 .0 .4 ≈ 0,639 Vậy : Pt = Ptđ = 0,639 . 6,3 = 4,03 (kw) 4,03 Pct = P t = = 4,72 (kw) 0,853 ❑ 1.1.3. X¸c ®Þnh sè vßng quay s¬ bé cña ®éng c¬. - Số vòng quay sơ bộ của động cơ theo công thức 2.18 trang 21 – {1}: n Trong đó: n sb sb SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 =n lv . ut Là số vòng quay đồng bộ 3 Đồ án chi tiết máy n GVHD : Huỳnh Văn Nam lv Là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục của băng tải quay u t Là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống Mặt khác: ut = u12. u34 . uđ .ukn nên n sb = n lv . u12. u34 . uđ . ukn Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} ta chọn: u12 = 2 Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn u34 = 4 Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ uđ = 3 Tỉ số truyền của bộ truyền đai thang ukn = 1 Tỉ số truyền của khớp nối Thay vào (1.2) ta được : n sb = 121 .2.4.3 .1 = 2904 (v/p) 1.1.4. Chọn quy cách động cơ. Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện: Pđc>Pct ; nđc nsb ( công thức 2.19 trang 22 – {1}) Theo bảng phụ lục P1.1 trang 234 - {1}, ta chọn được động cơ có: -Kiểu động cơ : K132M2 -Công suất động cơ : P = 5,5 (Kw) -Vận tốc quay: n = 2900 (v/p) Bảng 1.1 – Bảng đặc trưng cơ - điện của động cơ Công suất (kw) Vận tốc quay,(v/p) kW Mã lực 50Hz 60Hz 5,5 7,5 290 0 3480 cos ❑  Kiểu động cơ K132M2 0,93 85,0 IK I dn 7,0 TK T dn 2, 2 1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy ,điều kiện quá tải cho động cơ đã chọn. a. Kiểm tra điều kiện mở máy. Khi mở máy mômen tải không được vượt quá mômen khởi động của động cơ (T T maxqtđc = 24,32 (Nm) 1.2. Phân phối tỉ số truyền. * Xác định tỷ số truyền u ut = Trong đó: n nđc nlv dc t của hệ thống dẫn động Là số vòng quay của động cơ n lv Là số vòng quay của trục băng tải SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 5 Đồ án chi tiết máy Thay số GVHD : Huỳnh Văn Nam ut = 2900 ≈ 23,97 121 * Phân phối tỷ số truyền hệ dẫn động u t cho các bộ truyền u t = ung .u h - Tỉ số truyền ngoài hộp: ung=uđ Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} và dãy tiêu chuẩn trang 49 – {1} ta chọn: uđ =¿ 2,8 Tỉ số truyền của bộ truyền đai Vậy : ung=¿2,8 - ut ung 23,97 = 8,56 2,8 Tỉ số truyền trong hộp: uh =u12. u34 u12 Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng côn. u34 Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ.  uh =¿ = Theo công thức 3.17 trang 45 – {1} ta có:  ❑K = 2,25 .❑bd 2 . [ K 02] ( 1−K be ) . K be . [ K 01 ] Chọn c K = 1,1 ; K be = 0,3 ; bd 2 = 1,2 ; [ K 01 ] = [ K 02 ] 2,25. 1,2 = 12,87 ( 1−0,3 ) . 0,3  ❑K . c 3K = 12,87 . 1,13 = 17,12 Theo hình 3.21 trang 45 – {1}, với uh = 8,56 tìm được u12= 2,7 ,do đó tỉ  ❑K = số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm sẽ là : uh 8,56 = ¿ 3,17 u12 2,7 Kiểm tra lại: ukt = u12. u34 . ung = 2,7 .2,8 .3,17 = 23,965 Ta có :ukt - ut = 23,965 – 23,97 = 0,5 < 5% u34 ¿ Vậy ta có kết quả về tỉ số truyền của các bộ truyền trong hệ thống là: Bộ truyền đai : uđ =¿ 2,8 Bộ truyền bánh răng côn : u12 = 2,7 Bộ truyền bánh răng trụ : u34 = 3,17 1.3. Xác định các thông số động học và lực của các trục. 1.3.1. Tính tốc độ quay trên các trục. - Trục động cơ : n đc=¿ 2900 (v/p) - Trục I : n I = SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 nđc 2900 = 2,8 = 1035,7 (v/p) uđ 6 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam - Trục II : n II - Trục III : n III = = nI 1035,7 = 2,7 = 383,6 (v/p) u12 nII 383,6 = 3,17 = 121 (v/p) u34 1.3.2. Tính công suất trên các trục. Gọi công suất các trục I , II , III lần lượt là P I , P II , P III , có kết quả: - Công suất danh nghĩa trên trục III : Plv 6,3 = = 6,33 (kW) 0,995 .1 ❑ol .❑kn P III = - Công suất danh nghĩa trên trục II : P III 6,33 = = 6,63 (kW) 0,995 .0,96 ❑ol .❑34 P II = - Công suất danh nghĩa trên trục III : PII 6,63 = 0,995 .0,95 ❑ol .❑12 PI = - = 7,01 (kW) Công suất danh nghĩa trên trục động cơ : Pđc = PI ❑ol .❑đ 7,01 = 0,995 .0,95 = 7,42 (kW) 1.3.3. Tính mômen xoắn trên các trục: - Trục động cơ: 6 T đc = 9,55 . - 10 . Pđc 106 .7,42 = 9,55 . = 24434,83 (Nmm) n đc 2900 Trục I : 6 T I = 9,55 . 10 . P I 106 .7,01 = 9,55 . = 64637,9 (Nmm) nI 1035,7 - Trục II : 6 T II = 9,55 . - 10 . P II 106 .6,63 = 9,55 . = 165058,7 (Nmm) n II 383,6 Trục III : SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 7 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam 6 T III = 9,55 . 10 . P III 106 .6,33 = 9,55 . = 499599,2 (Nmm) n III 121 Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau : Bảng 1-2 : Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục của hệ thống dẫn động . Động cơ 7,42 Công suất : P (kW) Tỉ số truyền U Số vòng quay (n) 2900 Moment xoắn (T) 24434,83 I 7,01 2,8 II 6,63 2,7 1035,7 64637,9 III 6,33 3,17 383,6 165058,7 121 499599,2 Phần 2 : Tính toán thiết kế các bộ truyền 2.1. Thiết kế bộ truyền đai. 2.1.1. Chọn loại đai và tiết diện đai. Ở đây ta chọn loại đai vải cao su vì đai vải cao su gồm nhiều lớp vải và cao su có độ bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm và thường được sử dụng rộng rãi. Dựa vào đặc điểm công suất của cơ cấu , Pđc = 7,42(kW). Tra bảng 5.13 trang 93 – {3} ta chọn loại đai có hình thang thường A: Các thông số của đai thường loại A bảng 4.13 trang 59 – {1} : bt = 11 (mm) ; b = 13 (mm) ; h = 8 (mm) ; yo = 2,8 (mm) Diện tích tiết diện : 81 (mm2 ) Đường kính bánh đai nhỏ :d 1 = 100 Chiều dài giới hạn : l = 560 SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 200 (mm) 4000 (mm) 8 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam b yo bt h Hình 1. Đai hình thang thường 40° 2.1.2. Xác định các kích thước và thông số bộ truyền. a. Đường kính đai nhỏ. Chọn đường kính bánh đai nhỏ : d1 = 1,2 . d min = 1,2 . 100 = 120 (mm) theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 125 (mm) Vận tốc đai : v = = π . d 1 .n1 60000 ( bảng 5.15 trang 93 – {3} ) ( công thức 5.18 trang 93 – {2}) 3,14 .125 .2900 60000 = 18,97 (m/s) Vận tốc đai nhỏ hơn vận tốc đai cho phép V max = 25 30 (m/s) b. Đường kính đai lớn. Đường kính bánh đai lớn : d2 = d1 . uđ . (1-) = 125 .2,8 .(1 - 0,01)= 346,5 (mm) Trong đó : uđ - tỉ số truyền  = 0,01  0,02 - hệ số trượt Chọn đường kính d2 theo tiêu chuẩn, d2 =360 (mm ) ( bảng 5.15 trang 93 – {3}) Tỉ số truyền thực tế : utt = d2 d 1 . (1−ε ) ( công thức 4.10 trang 132 – {4}) 360 = 125. (1−0,01) = 2,9 SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 9 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam Sai số của tØ sè truyÒn : u = |utt −uđ| uđ = |2,9−2,8| .100% = 3,57% <5% 2,8 Vậy thỏa mãn điều kiện .Ta cã thÓ gi÷ nguyªn c¸c th«ng sè ®· chän. c. Khoảng cách trục A và chiều dài đai L. - Chọn sơ bộ khoảng cách trục là : a sb =1,5. d 2 = 1,5. 360 = 540 (mm) - Chiều dài sơ bộ của đai: Lsb = 2.a sb + Lsb = 2.540 + (d 2−d 1)2 π .(d1 + d2 ) + (công thức 4.4 trang 13 - {4}) 2 4 . asb π .(125+360) (360−125)2 + 2 4 . 540 = 1867,02 (mm) Theo bảng 4.13 trang 59 – {1} ,ta chọn : l = 2000 (mm) v Số vòng chạy của đai : i = L = 18,97 2000 = 9,49 Vậy i =9,49 < i max = 10 ,thỏa mãn điều kiện. - Khoảng cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn : a = 2 L−π . ( d 2+ d1 ) + √ ¿ ¿ ¿ ¿ = 607,9 (mm) Kiểm tra điều kiện công thức 4-14 trang 60 – {1} ,khoảng cách trục cần thỏa mãn : 0,55.(d 2 +d 1 )+ h ≤ a ≤ 2.(d 2 +d 1 ) Trong đó : 0,55.(d 2 +d 1 )+ h = 274,75 (mm) 2.(d 2 +d 1 ) = 970 (mm) SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 10 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam Vậy khoảng cách trục thỏa mãn điều kiện. - Góc ôm đai : α 1 = 1800 = 1800 (d 2−d 1) a - 57 0 - 57 = 155,19 0 (360−125) 540 0 α 1 = 155,190 > 1500 ,vậy góc ôm thỏa mãn điều kiện. d. Xác định số đai z. Áp dụng công thức 4.16 trang 60 – {1} ta có : P1. Kđ z = P . C . C . C .C [ 0] α l u z Trong đó : - Pđc = 7,42 (kW) - Công suất trên trục bánh đai chủ động - K đ Hệ số tải trọng động ứng với trường hợp tải trọng dao động nhẹ K đ =1,1 do làm việc 2 ca nên K đ =1,2 (bảng 4.7 trang 55 – {1}) - [ P0 ] = 3,08 (kw) Công suất cho phép (bảng 4.19 trang 62 –{1}) - C α Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α 1 0 Do α 1 = 155,19 (150 …180) Nên C α = 1 – 0,0025.(180 - α 1) = 0,93 - C l Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai : l 2000 C l 0 = 1700 = 1,176 Tra bảng 4.16 trang 61 – {1} , l = 1,04 - C u = 1,135 Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền (bảng 4.17 trang 61 – {1}, với uđ = 2,8) - C z Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các Pđc dây đai .Ta có tỉ số : z , = [P0] SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 = 11 7,42 3,08 = 2,4 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam Tra bảng 4.18 trang 61 – {1} ,C z = 0,95 Thay các giá trị vào công thức ta có : 7,42. 1,2 z = 3,08.0,93 .1,04 .1,135 .0,95 = 2,748 (đai) Lấy z = 3 e. Chiều rộng bánh đai và đường kính bánh đai. B = ( z – 1). t + 2.e (công thức 4.17 trang 63 – {1}) Trong đó : z = 3 ; t = 15; e = 10 (bảng 4.21 trang 63 – {1}) Thay số : B = 50 (mm) - Đường kính ngoài của bánh đai : + Bánh dẫn : d a 1 = d 1 + 2. h 0 = 131,6 (mm) (công thức 4.18 trang 63 – {1}) + Bánh bị dẫn : d a 2 = d 2 + 2. h 0 = 366,6 (mm) Trong đó : h 0 = 3,3 (bảng 4.21 trang 63 – {1}). 2.1.3. Xác định lực trong bộ truyền. a. Xác định lực vòng. F v = qm . v2 (công thức 4.20 trang 64 – {1}) Trong đó : q m = 0,105 (kg/m) (bảng 4.22 trang 64 – {1})  F v = 0,105 . 18,972 = 37,785 (N) b. Xác định lực căng ban đầu. F0 = = 780. P1 . K đ v . Cα . z + 780 .7,42 . 1,2 18,97 .0,93 . 3 SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 F v (công thức 4.19 trang 63 – {1}) + 37,785 = 169 (N) 12 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam Lực căng dây mỗi đai là : F0 169 = 3 = 56,3 (N) 3 c. Lực tác dụng lên trục. α F r = 2 . F 0 .z .sin( ) 2 = 2 .169 . 3 .sin( 0 155,19 ) 2 = 990,3 (N) d. Lực vòng có ích. Ft = = 1000. P1 v 1000. 7,42 18,97 (công thức 3.4 trang 86 – {4}) = 391,14 (N) Lực vòng trên mỗi dây đai 130,38 (N) e. Ứng suất lớn nhất trong dây đai. σ max = σ 1 + σ v + σ u1 (công thức 4.28 trang 138 – {4}) = σ 0 + 0,5. σ t + σ v + σ u1 2. y 0 = F 0 + 0,5. F t + F v + .E A 56,3 = 81 A d1 A + 0,5 . 130,38 81 + 37,785 81 + 2.2,8 .100 125 = 6,45 (MPa) Trong đó : E = 100 (MPa), môđum vật liệu đai (trang 139 – {4}) f. Tuổi thọ của đai. Xác định theo công thức 4.37 trang 146 – {4}: σr m ) Lh = σ max .107 2.3600 . i ( = 9 8 ) .107 6,45 2.3600 .9,49 ( = 2103,12 (giờ) SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 13 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam Với tuổi thọ của dây đai như vậy . Trong toàn bộ thời gian làm việc của hệ thống số lần phải thay đai là : L 12000 Sthayđai = Lh = 2103,12 6 (lần) Bảng thông số của bộ truyền đai thang : Th«ng sè TrÞ sè §êng kÝnh tang nhá: d1 (mm) 125 §êng kÝnh tang lín: d2 (mm) 360 Kho¶ng c¸ch trôc: A (mm) 540 ChiÒu dµi ®ai: L (mm) 2000 Gãc «m ®ai:  155,190 Sè ®ai: z 3 ChiÒu réng ®ai: B (mm) 50 Lùc c¨ng ban ®Çu: Fo (N) 169 Lùc t¸c dông lªn trôc: F r (N) 990,3 2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn – răng thẳng (cấp nhanh). 2.2.1. Chọn vật liệu. Chọn vật liệu nào là tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ ,khả năng công nghệ và thiết bị chế tạo cũng như vật tư được cung cấp, có yêu cầu kích thước nhỏ gọn hay không ?...Đối với hộp giảm tốc côn – trụ hai cấp chịu công suất nhỏ Pđc = 5,5 (kw), chỉ cần chọn vật liệu nhóm I có độ rắn HB 350 , bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện. Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn. Theo bảng 6.1 trang 92 – {1} ta chọn : * Bánh nhỏ (bánh 1) : - Thép C45 tôi cải thiện . - Đạt tới độ rắn HB = (241…285) . - Giới hạn bền σ b 1= 850 MPa. - Giới hạn chảy σ ch 1 = 580 MPa. Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 = 250. * Bánh lớn (bánh 2) : SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 14 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam - Thép C45 tôi cải thiện . - Đạt tới độ rắn HB = (192…240). - Giới hạn bền σ b 2= 750 MPa. - Giới hạn chảy σ ch 2= 450 MPa. Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 2= 240 2.2.2. Xác định ứng suất cho phép. Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] và ứng suất uốn cho phép [ σ F ] được xác định theo công thức 6.1 và 6.2 trang 91 – {1}. 0 [σ H ] = σ Hlim . Z R . Z v . K xH . K HL SH [σ F ] = σ Flim .Y R .Y s . K xF . K FC . K FL SF 0 Trong đó : Z R- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc . Z v - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng . K xH - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng . Y R- Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng . Y s - Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất . K xF- Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn. Trong thiết kế sơ bộ lấy : Z R . Z v . K xH = 1 và Y R .Y s . K xF = 1 , do đó các công thức (3.1) và (3.2) trở thành : 0 [σ H ] = σ Hlim . K HL SH [σ F ] = σ 0Flim . K FC . K FL SF Trong đó : σ 0Hlim và σ 0Flim lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở, trị số của chúng theo bảng 6.2 trang 94 – {1} với thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = (180…350). S H = 1,1 σ 0Hlim = 2HB + 70 ; ; S F = 1,75 σ 0Flim =1,8HB S H , S F – Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn . σ 0Hlim1 = 2 HB 1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 (MPa) σ 0Hlim2 = 2 HB 2 + 70 = 2.240 + 70 = 550 (MPa) SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 15 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam σ 0Flim 1 =1,8 HB 1 = 1,8 . 250 = 450 (MPa) σ 0Flim 2 =1,8 HB 2 = 1,8 . 240 = 432 (MPa) K FC- Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải , K FC = 1 khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một chiều). K HL, K FL- Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền, được xác định theo công thức 6.3 và 6.4 trang 93 – {1} : K HL = K FL = √ √ mH mF N HO N HE N FO N FE Trong đó : mH , mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn . mH = mF = 6 khi độ rắn mặt răng HB 350 . N HO – số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc , công thức 6.5 trang 93 – {1} ta có : N HO = 30. H 2,4 HB  N HO 1 = 30.2502,4 = 17067789 N HO 2 = 30.2402,4 = 15474913 N FO – số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn. N FO = 4 .106 đối với tất cả loại thép . N HE và N FE - số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương. Khi bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi nhiều bậc thì N HE và N FE được tính theo công thức 6.7 và 6.8 trang 93 – {1) : n N HE = 60.c. ∑ i=1 n N FE = 60.c. ∑ i=1 3 Ti T max ( ). Ti T max ni . t i mF ( ) . ni . t i Trong đó : c – số lần ăn khớp trong một vòng, c = 1 ni – số vòng quay của bánh răng trong một phút, n I = 1035,7 (v/p) ; n II = 383,6 (v/p) t i - tổng thời gian làm việc, t i = 12000 (giờ) . SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 16 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam mF = 6  N HE 1 = 60 . 1 .1035,7 .(13. 0,2 + 0,63 .0,4 + 0,4 3.0,4) .12000 = 2,32 . 108 N HE 2 = 60 . 1 .383,6 .(13. 0,2 + 0,63 .0,4 + 0,4 3.0,4) .12000 = 8,62 . 107 N FE 1 = 60 . 1 .1035,7 .(16. 0,2 + 0,6 6 .0,4 + 0,4 6.0,4) .12000 = 1,64 . 108 N FE 2 = 60 . 1 .383,6 .(16. 0,2 + 0,6 6 .0,4 + 0,4 6.0,4) .12000 = 6,08 . 107 Vậy : N HE 1 > N HO 1 , N HE 2 > N HO 2 và N FE 1 > N FO 1 , N FE 2 > N FO 2 Nên ta lấy : N HE = N HO , N FE = N FO Khi đó ta có kết quả : K HL= 1 và K FL= 1 (đường cong mỏi gần đúng là đường thẳng song song với trục hoành :tức là trên khoảng này giới hạn tiếp xúc và giới hạn uốn là không thay đổi). Vậy ta có kết quả : 570.1 = 518,181 (MPa) 1,1 550.1 = = 500 (MPa) 1,1 450 .1.1 = = 257,14 (MPa) 1,75 432.1 .1 = = 246,86 (MPa) 1,75 [σ H 1] = [σ H 2] [ σ F1] [ σ F2] Với bộ truyền bánh răng côn – răng thẳng, ứng suất tiếp xúc cho phép khi tính toán chọn theo giá trị nhỏ nhất từ hai giá trị [ σ H 1 ] và [ σ H 2 ] , do đó [ σ H ] = [ σ H 2 ] = 500 (MPa) . * Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải, được xác định theo công thức 6.13 và 6.14 trang 95 – {1} : [ σ H ]max = 2,8 .σ ch [ σ F ]max = 0,8 .σ ch  [ σ H 1 ]max = 2,8 . 580 = 1624 ( MPa) [ σ H 2 ]max = 2,8 . 450 = 1260 ( MPa) [ σ F 1 ]max = 0,8 . 580 = 464 ( MPa) SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 17 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam [ σ F 2 ]max = 0,8 . 450 = 360 ( MPa) 2.2.3.Tính bộ truyền bánh răng côn. Với tỉ số truyền u12 = 2,7 nên chọn bánh răng côn – răng thẳng để thuận lợi cho việc chế tạo sau này. 1. Xác định chiều dài côn ngoài. Chiều dài côn ngoài của bánh răng côn chủ động được xác định theo độ bền tiếp xúc.Theo công thức thiết kế 6.52a trang 112 – {1} : √ Re = K R . √ u12+ 1 . 3 T 1 . K Hβ ( 1−K be ) . K be . u12 . [ σ H ] 2 Trong đó : K R = 0,5 K đ – hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại răng. Với truyền động bánh răng côn – răng thẳng bằng thép : K đ = 100 MPa1 /3  K R = 0,5 . 100 = 50 MPa1 /3 K be – hệ số chiều rộng vành răng : b K be = R e = 0,25…0,3 Chọn K be = 0,3 vì u12 = 2,7 < 3 Theo bảng 6.21 trang 113 – {1}  K be .u 12 2−K be = 0,3 .2,7 = 0,476 2−0,3 Theo bảng 6.21 trang 113 – {1} , chọn K Hβ = 1,08 do trục bánh răng côn Lắp trên ổ đũa , sơ đồ I , HB 350 . T 1 = 64637,9 (Nmm) .Mômen xoắn trên trục bánh chủ động . [ σ H ] = 500 (MPa) - ứng suất tiếp xúc cho phép . Vậy có kết quả : √ Re = 50 . √ 2,72 +1 . 3 64637,9 . 1,08 ( 1−0,3 ) .0,3 . 2,7 . 5002 = 113,76 (mm) 2. Xác định các thông số ăn khớp. * Số răng bánh nhỏ : de 1 = K đ SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 √ .3 T 1 . K Hβ ( 1−K be ) . K be . u12 . [ σ H ] 18 2 Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam √ = 100 . 3 64637,9 . 1,08 ( 1−0,3 ) .0,3 . 2,7 . 5002 = 79 (mm) Theo bảng 6.22 trang 114 – {1} , tìm được z 1 p = 21 với HB  z 1 = 1,6 . z 1 p = 1,6 . 21 = 33,6 . Chọn z 1 = 33 (răng) . 350 * Đường kính trung bình và môđum trung bình : d m 1 = ( 1−0,5 K be ) . d e1 (3.11) (công thức 6.54) trang 114 – {1}) = ( 1−0,5.0,3 ) . 79 = 67,15 (mm) mtm = dm1 67,15 = 33 = 2,035 (mm) z1 * Xác định môđum : Với bánh răng côn – răng thẳng môđum vòng ngoài được xác định Theo công thức 6.56 trang 115 – {1} : m te = mtm 2,035 = = 2,394 (mm) (1−0,5.0,3) ( 1−0,5. K be ) Theo bảng 6.8 trang 99 – {1} ,ta chọn mte = 2,5 (mm) Theo công thức 6.56 trang 115 – {1}, tính lại mtm mtm = mte . ( 1−0,5. K be ) = 2,5 .(1 - 0,3 .0,5) = 2,125 d m 1 = mtm . z 1 = 2,125 . 33 = 70,125 (mm) * Xác định số răng bánh lớn z 2 : z 2 = u12 . z 1 = 2,7 . 33 = 89,1 (răng) , chọn z 2 = 89 (răng) Do đó tỉ số truyền thực tế : utt = z2 z1 89 = 33 = 2,69 * Tính góc côn chia : z1 33 = arctg 89 = 20,20 z2 ( ) δ 1 = arctg ( ) δ 1 = 90 0 - δ 1 = 90 0 – 20,20 = 69,80 Chiều dài côn ngoài thực : Re = 0,5.m te . √ z 12 + z 22 = 0,5. 2,5.√ 332 +892 = 118,65 (mm) 3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng côn phải thỏa mãn điều kiện : √ σ H = ZM . ZH . Zε . SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 2 . T 1 . K H . √ u122 +1 0,85 . b . d m12 .u 12 19 [σ H ] Đồ án chi tiết máy GVHD : Huỳnh Văn Nam ( công thức 6.58 trang 115 – {1}) Trong đó : - Z M = 274 MPa1 /3 , hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Theo bảng 6.5 trang 96 – {1}. - Z H , hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc , theo bảng 6.12 trang 106 - {1} với : x t = x 1 + x 2 = 0  Z H = 1,76 - Z ε , hệ số kể đến sự trùng khớp của răng đối với bánh côn răng thẳng . Z ε = ( 4−ε α ) 3 √ ( công thức 6.59a trang 115 – {1}) Ở đây ε α – hệ số trùng khớp ngang được xác định : 1 1 ε α = [ 1,88 - 3,2 .( cos β m (công thức 6.60 trang 115 – {1}) + z1 z2 )] . 1 1 = [ 1,88 – 3,2 .( 33 + 89 ) ].1 = 1,747  Z ε = ( 4 – 1,747 ) = 0,867 3 √ K H – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc : K H = K Hβ . K Hα . K Hv (công thức 6.61 trang 116 – {1}) K Hβ – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, theo bảng 6.21 trang 113 – {1} ,chọn K Hβ =1,08 K Hα – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời, với bánh răng côn – răng thẳng K Hα = 1 K Hv - hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp : K Hv = 1 + vH . b . dm1 2. K Hβ . K Hα . T 1 (công thức 6.63 trang 116 – {1}) Trong đó : v H = δ H . g0 .v . √ d m 1 .(u12 +1) u12 (công thức 6.64 trang 116 – {1}) v= π . n1 . d m 1 60000 (công thức 6.62 trang 116 – {1}) = 3,14 .1035,7 .70,125 = 3,8 (m/s) 60000 δ H = 0,006 - bảng 6.15 trang 107 – {1} g0 = 56 - bảng 6.16 trang 107 – {1} SVTT : Phạm Văn Luật Lớp : 08CĐCK2 20